镱的有机配合物及其以EVA为基质的高分子复合材料的制备与性能研究

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:case_sheng
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本论文合成了一系列近红外发光的镱的有机配合物,然后将这些配合物加入到EVA基质中分别制备出了掺杂型和键合型的稀土/高分子杂化材料,这些复合材料可以被用作为硅基太阳能电池的转光封装用EVA胶膜。采用回流冷凝法制备了Yb(TTA)3phen配合物,并在其基础上掺杂了其它稀土离子制成了Yb0.5Ln0.5(TTA)3phen (Ln=Ho, Sm, Pr)3种异核配合物,并用元素分析、热分析、红外光谱等测试手段对配合物进行了分析。通过对异核配合物的TG-DTA图谱分析发现,异核配合物的热稳定性基本相似,与Yb(TTA)3phen相比略低。然后以EVA为基质,掺入已合成的Yb(TTA)3phen配合物合成了掺杂型的Yb(TTA)3phen/EVA复合材料,并用荧光光谱对其进行了荧光性能分析。通过对掺杂型Yb(TTA)3phen/EVA复合材料的荧光光谱可以发现,复合材料的发光强度随着掺入EVA基质的配合物质量的增大而升高。由于异核配合物掺入EVA基质中,会得到良好的分散,使得异核配合物分子被EVA树脂的分子笼包裹、孤立,这样Yb0.5Ln0.5(TTA)3phen (Ln=Pr, Ho, Sm)配合物在EVA基质中就变成了单独的Yb(TTA)3phen配合物和Ln(TTA)3phen(Ln=Pr, Ho, Sm)配合物,且Yb(TTA)3phen配合物和Ln(TTA)3phen(Ln=Pr, Ho, Sm)配合物分子之间还会由于EVA分子的阻隔导致距离增大,从而无法进行能量传递,从而降低复合材料的荧光性能,应用性不高,因而未对这方面进行研究。采用回流冷凝法合成了含有不饱和官能团碳碳双键的YbAA(TTA)2phen配合物,并以EVA为基质,通过原位反应法合成了键合型的YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料。对复合材料进行了SEM、XRD和荧光光谱等分析,结果表明:交联固化过程之后的YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料中YbAA(TTA)2phen配合物在EVA基质中颗粒变小,分散性增强;在交联固化过程中YbAA(TTA)2phen配合物在EVA基质中发生了原位反应,一部分YbAA(TTA)2phen配合物分子与EVA分子发生化学键合,从而接到EVA分子链上,一部分配合物在引发剂的作用下形成Poly-[YbAA(TTA)2phen]颗粒,因此配合物会在反应后由结晶态变为非晶态;在荧光分析光谱中可以看出,在相同的YbAA(TTA)2phen配合物含量下,交联固化后的YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的发光强度要比未经过交联固化的复合材料强的多,这是由于交联固化过程中YbAA(TTA)2phen配合物会在EVA基质中发生原位反应生,对YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的发光性能带来的有利因素远大于不利因素。对YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料进行的拉伸性能和原子力显微镜表征结果表明:交联固化后YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的拉伸强度和表面平整性能得到了提高。从YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的透光率分析中可以看到,YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的透光率随着YbAA(TTA)2phen配合物含量的增加而逐渐下降,并且在相同配合物含量下,交联固化后的YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的透光率比未交联固化的要高,并且当YbAA(TTA)2phen配合物在YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料中含量为1%时,交联固化后的复合材料在400-1100nm的透光率达到了90%以上,符合商业用太阳能电池转光封装EVA胶膜的标准。并且,相对于空白的EVA胶膜而言,YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料中的YbAA(TTA)2phen配合物会吸收250-400nm波段的紫外光而产生可被硅基太阳能电池响应的980nm的荧光发射,这就使得复合材料不仅能对于250-400nm段的紫外光有着显著的屏蔽效果,而且可以进一步提升太阳能电池的发电效率,同时能提高太阳电池的使用寿命,并且,在YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料的制备过程中不会有额外的工序和设备添置,同目前市场上商业用EVA胶膜的生产过程完全相同,使得YbAA(TTA)2phen/EVA复合材料拥有良好的商业应用前景。
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